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多效蒸發技術在高鹽廢水處理中的應用

文章出處:未知發表時間:2021-05-06 10:26:57
 

多效蒸發技術在高鹽廢水處理中的應用

         
       多效蒸發處理器
主要用來處理高濃度、高色度、高含鹽量的工業廢水。同時,回收廢水處理過程中產生的附產品。蒸汽耗量低、蒸發溫度低、濃縮比大、更合理、更節能、更高效。
 
工業廢水分類通常有以下三種:
 
       第一種是按工業廢水中所含主要污染物的化學性質分類,含無機污染物為主的為無機廢水,含有機污染物為主的為有機廢水。例如電鍍廢水和礦物加工過程的廢水,是無機廢水;食品或石油加工過程的廢水,是有機廢水
 
       第二種是按工業企業的產品和加工對象分類,如冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、金屬酸洗廢水、化學肥料廢水、紡織印染廢水、染料廢水、制革廢水、農藥廢水、電站廢水等。
 
       第三種是按廢水中所含污染物的主要成分分類,如酸性廢水、堿性廢水、含氰廢水、含鉻廢水、含鎘廢水、含汞廢水、含酚廢水、含醛廢水、含油廢水、含硫廢水、含有機磷廢水和放射性廢水等。
 
       前兩種分類法不涉及廢水中所含污染物的主要成分,也不能表明廢水的危害性。第三種分類法,明確地指出廢水中主要污染物的成分,能表明廢水一定的危害性。
 
多效蒸發的技術特點
 
       多效蒸發是使用最早的海水淡化技術,現今已經發展成為較為成熟的廢水蒸發技術,解決了結垢嚴重的問題,逐步應用于高含鹽水處理方向。
 
多效主要有如下幾個方面的技術特點
 
       多效蒸發的傳熱過程是沸騰和冷凝換熱,是雙側相變傳熱,因此傳熱系數很高。對于相同的溫度范圍,多效蒸發所用的傳熱面積要比多級閃蒸少。
 
       多效蒸發的動力消耗少。由于多級閃蒸產生淡水依賴的是含鹽水吸收的顯熱,而潛熱遠大于顯熱,因此生產同樣多的淡水,多級閃蒸需要的循  環量比多效蒸發大出很多,所以多級閃蒸需要更多的動力消耗。

      多效蒸發的操作彈性很大,負荷范圍從110%到40%,皆可正常操作,而且不會使造水比下降。

 

低溫多效蒸發工藝流程圖

 
含鹽廢水的工藝流程
 
      含鹽水首先進入冷凝器中預熱、脫氣,而后被分成兩股物流。一股作為冷卻水排回大海,另一股作為蒸餾過程的進料。
 
       進料含鹽水加入阻垢劑后被引入到蒸發器的后幾效中。料液經噴嘴被均勻分布到蒸發器的頂排管上,然后沿頂排管以薄膜形式向下流動,部分水吸收管內冷凝蒸汽的潛熱而蒸發。
 
     二次蒸汽在下一效中冷凝成產品水,剩余料液由泵輸送到蒸發器的下一個效組中,該組的操作溫度比上一組略高,在新的效組中重復噴淋、蒸發、冷凝過程。剩余的料液由泵往高溫效組輸送,最后在溫度最高的效組中以濃縮液的形式離開裝置。生蒸汽被輸入到第一效的蒸發管內并在管內冷凝,管外含鹽水產生與冷凝量基本等量的二次蒸汽。由于第二效的操作壓力要低于第一效,二次蒸汽在經過汽液分離器后,進入下一效傳熱管。蒸發、冷凝過程在各效重復,每效均產生基本等量的蒸餾水,最后一效的蒸汽在冷凝器中被含鹽水冷凝。
 
        第一效的冷凝液返回蒸汽發生器,其余效的冷凝液進入產品水罐,各效產品水罐相連。由于各效壓力不同使產品水閃蒸,并將熱量帶回蒸發器。
 
        這樣,產品水呈階梯狀流動并被逐級閃蒸冷卻,回收的熱量可提高系統的總效率。被冷卻的產品水由產品水泵輸送到產品水儲罐。這樣生產出來的產品水是平均含鹽量小于5mg/1的純水。
 
       濃鹽水從第一效呈階梯狀流入一系列的濃鹽水閃蒸罐中,過熱的濃鹽水被閃蒸以回收其熱量。經過閃蒸冷卻之后的濃鹽水最后經濃鹽水泵排回大海。不凝氣在冷凝器富集,由真空泵抽出。
 
垂直管多效蒸發流程見下圖:
低溫多效蒸發的技術優勢
 
低溫多效蒸發的技術優勢體現在如下幾個方面:
 
      由于操作溫度低,可避免或減緩設備的腐蝕和結垢。
 
      由于操作溫度低,可充分利用電廠和化工廠的低溫廢熱,對低溫多效蒸發技術而言,50℃-70℃的低品位蒸汽均可作為理想的熱源,可大大減輕抽取背壓蒸汽對電廠發電的影響。
 
      進料含鹽水的預處理更為簡單。系統低溫操作帶來的另一大好處是大大的簡化了含鹽水的預處理過程。含鹽水進入低溫多效裝置之前只需經過篩網過濾和加入少量阻垢劑就行,而不象多級閃蒸那樣必須進行加酸脫氣處理。
 
       系統的操作彈性大。在高峰期,該淡化系統可以提供設計值110%的產品水;而在低谷期,該淡化系統可以穩定地提供額定值40%的產品水。
 
      系統的動力消耗小。低溫多效系統用于輸送液體的動力消耗很低,只有0.9- 1.2kWh/m3左右。如此可以大大的降低淡化水的制水成本,這一點對于電價較高的地區尤為重要。
 
      系統的熱效率高。30余度的溫差即可安排12以上的傳熱效數,從而達到10左右的造水比。
 
      系統的操作安全可靠。在低溫多效系統中,發生的是管內蒸汽冷凝而管外液膜蒸發,即使傳熱管發生了腐蝕穿孔而泄漏,由于汽側壓力大于液膜側壓力,濃鹽水不會流到產品水中,充其量只會產生蒸汽的少量泄漏而影響造水量。
 
       煉化企業有大量富裕的低溫余熱待利用,經過低溫多效蒸發技術處理后的淡水可回用至多個工藝環節,如循環水補水等,實現污水的資源化利用的同時,實現了低溫余熱的高效利用。
 
       因此,將低溫多效蒸發技術引入煉化企業水處理行業,利用其高造水比、處理水質好等優點,可以實現低溫余熱利用和煉化污水深度處理的有機結合,并解決煉化污水中高含鹽污水脫鹽難、能耗高等問題。
 
低溫熱利用技術對比表
技術 熱源品質 熱利用效率 技術成熟程度 耦合污水處理 擬應用領域
熱泵技術 低品熱 75% 成熟的余熱利用技術 建筑生活暖通工程
多級閃蒸 低品熱 80% 海水淡化工業中成熟的技術 適用于與熱電廠相結合的大型淡化工廠
低溫多效蒸發技術 中低品熱 80% 海水淡化工業中成熟的技術 煉化污水高效處理高含鹽油田污水處理

        如低溫熱利用技術對比表所示,較常規熱泵技術和多級閃蒸技術,低溫多效蒸發在熱利用率、技術工藝耦合污水處理等方面具有明顯優勢,代表了相關技術領域的發展方向,是開展余熱利用和污水處理耦合技術的重點方向。
 
多效蒸發的工藝模式
 
多效蒸發工藝有以下幾種工藝模式:
 
順流工藝流程
 
       溶液和蒸汽的流向相同,都由第一效順序流到末效。原料液用泵送入到第一效,依靠效間壓差,自流入(濃縮過程中要是有固體產生或溶液粘度較大就需要添加過料泵)下一效進行處理,完成液自末效用泵抽出。后一效的壓力低,溶液的沸點也相對較低,故溶液從前一效進入后一效時會因過熱而自行蒸發,稱為閃蒸。因而后一效有可能比前效產生較多的二次蒸汽,但因為后效的濃度比前效高,而操作溫度又較低,所以后一效的傳熱系數比前一效要低,往往第一效的傳熱系數比末效高很多。

逆流加料工藝流程

       原料液由末效加入,用泵一次送到前一效,完成液由第一效放出,料液與蒸汽逆向流動。隨著溶劑的蒸發、溶液濃度逐漸提高的同時,溶液的蒸發溫度也逐效上升,因此各效溶液的濃度也比較接近,使各效的傳熱系數也相近。但因為溶液從后一效輸送到前一效時,料液溫度低于送入效的沸點,有時需要補加加熱,否則產生的二次蒸汽量將逐漸減少。一般來說,逆流加料流程適宜處理粘度隨溫度和濃度變化較大的物料,而不適宜處理熱敏性的物料。

平流加料工藝流程

       各效都加入料液,又都引出完成液。此流程用于飽和溶液的蒸發(或溶液濃度較高)。各效都有晶體析出,可及時分離晶體。此法還可用于同時濃縮兩種或多種水溶液。

錯流加料工藝流程
 
       亦稱混流流程。它是并、逆流流程的結合。錯流的特點是兼有并流與逆流的優點而避免其缺點。但操作復雜,要有完善的自控儀表才能實現其穩定操作。

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